MQTT 브로커 무중단 업그레이드 전략

개요

대규모 IoT 환경에서 MQTT 브로커는 메시지 흐름의 핵심이다. 업그레이드 과정에서 서비스 중단이 발생하면 디바이스와의 연결이 끊겨 데이터 손실이나 제어 지연이 발생할 수 있다. 따라서 mqtt 무중단 업그레이드가 필수적이다. 이 글은 브로커 롤링 업그레이드 방법을 중심으로, 단계별 절차와 검증 포인트를 알기 쉽게 설명한다.

무중단 업그레이드의 핵심 개념

세션 유지와 메시지 보존

MQTT는 세션과 QoS 설정에 따라 메시지 전달 보장 수준이 달라진다. 무중단 업그레이드를 위해서는 세션이 끊기지 않거나 재접속 시 세션 복구가 가능해야 한다. 또한 인플라이트 메시지나 큐에 쌓인 메시지를 보존하는 방법이 필요하다.

리스폰스 타임과 연결 유예

클라이언트의 연결이 짧게 끊기더라도 전체 서비스 영향이 없도록 연결 유예(graceful drain) 시간을 고려한다. 이는 로드밸런서와 클라이언트 재시도 정책, KeepAlive 값의 조정으로 달성한다.

사전 준비 항목

• 현재 브로커의 세션 정책과 QoS 사용 현황 파악
• 인증·인가 방식과 토큰 만료 정책 확인
• 클러스터 토폴로지와 로드밸런싱 구조 문서화
• 백업 및 메시지 큐 영속성 정책 점검
• 모니터링과 알람 조건 정의

롤링 업그레이드 전략 개요

롤링 업그레이드는 전체 노드를 한꺼번에 교체하지 않고, 일부 노드를 순차적으로 교체하는 방식이다. 이를 통해 남아 있는 노드가 트래픽을 처리하므로 서비스 중단을 방지한다. 다음 절차는 일반적인 순서이며 환경에 따라 조정이 필요하다.

단계별 절차

1. 준비 및 검증 환경에서 사전 테스트

업그레이드 전에 스테이징 환경에서 새로운 버전으로 테스트한다. 세션 복구, 큐 영속성, 인증 호환성, 성능 변화를 확인한다. 테스트 스크립트로 재연 가능한 시나리오를 구성한다.

2. 트래픽 분리와 세션 드레인

업그레이드를 진행할 노드를 로드밸런서에서 점진적으로 제외한다. 이 과정에서 해당 노드의 기존 연결을 바로 종료하지 않고 세션 드레인 시간을 준다. 클라이언트는 재시도 로직으로 다른 노드에 자동 접속한다.

3. 노드 교체 및 검증

대상 노드를 업그레이드하고, 재기동 후 다음 검증 항목을 점검한다.

• 브로커 로그의 오류 여부
• 세션 복원 성공률
• 퍼포먼스(동시 연결, 처리량)
• 인증·토큰 검증 정상

4. 로드밸런서 재연결과 모니터링

검증이 끝난 노드를 다시 로드밸런서에 포함시킨다. 재연결 직후와 일정 시간 이후 성능 및 오류 비율을 관찰한다. 이상 징후가 있으면 즉시 해당 노드를 분리한다.

5. 단계 반복과 전체 완료

클러스터의 모든 노드에 대해 위 단계를 반복한다. 마지막 노드까지 완료한 뒤 전체 시스템의 상태를 종합 점검한다.

실전 예제: Kubernetes 환경에서의 롤링 업그레이드

Kubernetes 환경에서는 Deployment나 StatefulSet, PodDisruptionBudget, readinessProbe를 조합하면 무중단 배포에 유리하다. 다음은 기본적인 readinessProbe와 PDB 설정 예시다.

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mqtt-broker
spec:
  serviceName: mqtt
  replicas: 3
  template:
    spec:
      containers:
      - name: broker
        image: your-broker:new
        readinessProbe:
          tcpSocket:
            port: 1883
          initialDelaySeconds: 5
          periodSeconds: 10
---
apiVersion: policy/v1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: mqtt-pdb
spec:
  minAvailable: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: mqtt-broker

이 설정은 최소 2개의 가용 노드를 보장하며, readinessProbe가 통과된 후에만 트래픽을 받는다. 업그레이드 시 kubectl rollout이나 CI/CD 파이프라인을 통해 순차적 업데이트를 수행한다.

브로커별 유의사항

Mosquitto

• 영속성 파일 포맷 호환성 확인
• 클라이언트 재연결 정책 점검

EMQX / VerneMQ

• 클러스터 노드 간 메타데이터 동기화 방식 확인
• 플러그인 호환성 점검

검증과 모니터링 체크리스트

• 연결 성공률과 재접속 시간 분포
• 메시지 손실률과 QoS별 전달 상태
• 브로커 지연 시간 및 처리량 변화
• 로그 오류와 예외 발생 빈도

롤백과 안전 장치

문제가 발생하면 빠른 롤백이 가능해야 한다. 이미 업그레이드된 노드는 이전 버전 이미지로 재배포하거나, 트래픽을 문제없는 노드로 우선 분산시킨다. 또한 상태 백업을 준비해 두면 데이터 복구가 수월하다.

결론

mqtt zero downtime 배포는 설계와 준비로 성패가 갈린다. 세션 정책, 영속성, 로드밸런싱, 모니터링을 미리 정비하면 브로커 롤링 업그레이드 방법으로 안정적인 무중단 업그레이드를 달성할 수 있다. 적용 전 스테이징 테스트와 점진적 배포 전략을 권장한다.